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TSMC (TSM) スポットライト: 21 世紀の金の鋳造所

掲載 2024 年 12 月 30 日

ジョナサン・シュラム

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半導体のリーダー

洗濯機からカメラ、携帯電話まで、事実上あらゆる製品に電子機器やマイクロチップが組み込まれるようになると、それらのメーカーはますます大規模で重要な企業になりました。

新興テクノロジー産業の最初の支配的な担い手は米国で設立され、次のような企業が誕生しました。インテル (INTC ) とIBM (IBM )その後すぐに、業界はアジアへと移行し、日本、そして台湾が質の高い労働力と低コストの組み合わせの恩恵を受けました。

このコストの転換は長期的な利点に変わりました。経験と蓄積された研究開発努力により、アジアのチップ製造工場は巨大企業へと変貌し、現在では世界のチップ供給の大半を生産しています。

ほぼ業界全体に加えて、最先端のチップ製造プロセスを独占している企業が 1 社あります。それが、台湾セミコンダクターマニュファクチャリングカンパニー (TSMC) です。

(TSM )

国家主導の取り組み

TSMCは1987年に台湾政府の主導で、国の半導体産業をゼロから構築するために設立されました。政府研究機関からスピンオフした企業でした。 ITRI（工業技術研究所）.

これは、テキサス・インスツルメンツやインテルなどの業界リーダーがこの機会を断った後のことであり、フィリップスだけが合弁事業に署名し、TSMCの58%と引き換えに27.5万ドルとIPを投資する意思があった。

現在、台湾政府はTSMCの6％を所有しており、フィリップスは2008年にTSMCの株式をすべて売却する予定.

モリス・チャン博士同社の設立に尽力した人物。中国生まれで、テキサス・インスツルメンツで25年間勤務した経験を持つ彼は、「半導体の父」として記憶されることになる。

出典：好奇心クロニクル

インテルのビジネスモデルへの切り込み

当時は、チップを設計するものの、製造施設を持たず、代わりにインテルのような企業にこの仕事を委託している「ファブレス」チップ製造会社がたくさんありました（ファブまたはファウンドリーは、チップ工場の業界用語です）。

その主な理由は、シリコンウェハーに彫刻を施してコンピューターチップに加工するために、製造に 50 万ドルから 100 億ドル相当の設備が必要だったためです。

出典： eテクニクス

チップ製造プロセスは非常に複雑で、極めて特殊化されたサプライチェーンに依存しており、ファウンドリ (ファブ) は、さまざまな製造装置 (ウェーハ、リソグラフィー、加熱、ドーピング、パッケージング、組み立てなど) を可能な限り効率的に組み立てる役割を担っています。

出典： EITC

その結果、インテルは高価格を要求するだけでなく、ファブレス製造業者に設計権を与えることさえ可能になった。インテルは後に、自社で製造した独自の競合設計を持ち込むことも可能になった。

TSMCは、ファブレス顧客と競合することなく製造サービスを提供する、初の純粋な「ファウンドリー」として業界に参入することになるだろう。

当時、TSMCは技術面で遅れをとっていたが、この提案は大成功を収めた。初期の顧客にはブロードコムなどの企業が含まれていた。 (AVGO )、そして後にアップル (AAPL )、Nvidia (NVDA )、AMD (AMD ), etc.

TSMC は 1994 年に台湾で IPO を行い、1997 年にニューヨーク証券取引所に上場し、同年にシリコンウェハ生産能力が 1 万枚に達した。

テクノロジーの巨人の台頭

部屋の象

TSMCの成功のもう一つの要因は、研究開発への献身でした。業界リーダーとの技術格差を迅速に埋めるという決意の下、同社は新型機械と研究に巨額の資金を投資しました。

台湾政府による大規模な株式保有も、創業当初は重要でした。政府は同社の業界における発展と高付加価値の雇用に満足しており、投資資金の短期的な回収にはあまり関心がありませんでした。

時間が経つにつれて、TSMCは　同社は半導体ファウンドリーとして業界収益の59.5%を占め、最大のライバルであるサムスン（16.1%）を大きく上回っている。

出典：エリック・フラニンガム

このリードは時間とともに強まっており、TSMC は 2019 年から業界の成長の大部分を獲得し、2 年第 2024 四半期の収益シェアは 62% に達しています。

出典：セミウィキ

先進ノードをリード

TSMC は、より公正な生産パートナーとしてスタートして以来、特に「最先端」チップにおいて、徐々に業界の技術リーダーとなってきました。

チップは一般的にプロセッサのサイズによって分類されます。

一般的に、16～28ナノメートル（nm）を超えるノードはすべてレガシー半導体とみなされます。家電製品、自動車、インフラ、防衛機器などにおける世界の半導体消費の大部分を占めているため、これらの半導体は依然として世界経済にとって非常に重要です。しかしながら、これらのチップは主にコモディティ化されており、生産者にとって利益率は非常に低いです。

出典：テクオベダス

対照的に、最新のノードは業界の利益の大部分を生み出す部分であり、ファウンドリが供給できる以上の需要があることが多く、これは特に TSMC に当てはまります。

現在、同社は最先端の3nmノードをリードしており、今後登場する2nmはさらに需要が高まっています。 5nmと3nmを合わせたサイズよりも大きくなると予想される.

TSMCの2nmノードの量産は2025年に開始される予定だ。サムスンとの激しい競争になるだろう。 2nmと1.4nmの生産ラインの準備も開始した。.

出典： TSMC

TSMCにとっての転機となったのは 2010年にアップルがiPhoneのチップのサプライヤーとして同社を選んだときの売上は爆発的に伸びました。過去 20 年間、スマートフォンや高度なコンピューター、データセンター (HPC、高性能コンピューティング) が最先端のチップの中心的な用途となり、業界を発展させ、関連する膨大な研究開発費を賄ってきました。

出典： TSMC

現在でも、Apple は TSMC の最大の消費者であり、Nvidia がそれに続いています。

出典： Moomoo

EUV

最小かつ最先端のノードがユニークなのは、従来の DUV (Deep UltraViolet) からアップグレードされた EUV (Extreme UltraViolet リソグラフィー) と呼ばれる新しいテクノロジーを使用していることです。

現在、EUVはオランダのASML社が独占している。 (ASML )EUVリソグラフィー装置の唯一のメーカーです。

戻る2019でTSMC の 7nm ノードチップは初の EUV プロセスで製造され、大量の顧客製品を市場に提供しました。

次のステップである高NA（開口数）EUVと呼ばれるリソグラフィーマシンは現在、半導体ファウンドリに出荷されており、2023年2025月にインテルに、XNUMX年後にTSMCに出荷され、サムスンもXNUMX年までに入手する予定だ。

注目すべきは、生産そのものを超えて、ますます小型化するプロセッサを使用するチップの設計コストがほぼ指数関数的に増加しており、将来のある時点で、より小型のプロセッサを求める競争が収益の減少をもたらす可能性があることを示している。

出典：クアトル

中国、米国の工場、そして貿易戦争

台湾の厄介な外交的地位

AI、防衛、そしてテクノロジー業界全般にとって高度なチップ製造が重要であるため、これは戦略的に非常に重要な業界です。

同時に、中国政府は公式には台湾を「中国の反抗的な省」とみなしており、独立国ではない。これは現在、米国（「一つの中国政策」）を含むほとんどの国の公式見解であり、例えばジョー・バイデンは2024年に「米国は台湾の独立を支持しない"。

同時に、米国は台湾に武器を供給している台湾は潜在的な中国の侵攻から防衛するため、同島への攻撃があった場合には中国と戦争する可能性があることを繰り返し示唆している。

TSMCがターゲットか？

これにより、台湾の最も重要な産業の生産者であるTSMCは、地政学的に厳しい立場に立たされることになる。

一方で、米国による保護の傘下にある事実上の（ただし法律上はそうではない）独立国における技術リーダーでもある。

一方、TSMCはあらゆる軍事行動の主目標となる可能性があり、米国議員らは、侵攻の際に中国による買収を防ぐため、米国自身がTSMCの工場を爆撃する準備を整えておくべきだとさえ示唆している。

このアイデアは、エルブリッジ・コルビートランプ大統領が国防政策担当次官に指名した人物。

出典：エルブリッジ・コルビー

TSMCアメリカ工場

台湾からの供給が途絶えるという地政学的リスクの下、米国はTSMCに対し、アメリカ本土にさらなる工場を開設するよう圧力をかけている。

これは 2020年からアリゾナ州に大規模な鋳造所を開設する計画2022年にはさらに別の工場が追加され、総投資額は40億ドルに達する。

出典： TSMC

この移転には問題がないわけではなく、TSMCは十分な訓練を受けた現地の労働者を見つけるのに苦労しており、台湾人とアメリカ人の従業員間の職場文化の違いから生じる対立の報告.

それでも、最初の工場では2025年に最初の生産が開始される予定であり、生産歩留まり（適切に刻印されたチップの効率、重要な業界指標）は、現在、台湾よりもフェニックスの方が高くなっています。.

2028番目の工場は、3nmおよび2nmプロセスで2年に生産を開始する予定です。XNUMXnmプロセス以降に焦点を当てたXNUMX番目の工場も発表され、XNUMX年末までに生産を開始する予定です。

貿易戦争の巻き添え被害

米国が中国の先進技術、特にコンピューティングとAIへのアクセスを制限しようとしているため、中国の半導体産業は制限と制裁の対象となっている。

これは、EUV装置の中国への輸出禁止から始まり、あらゆる先進チップを含む禁止製品のリストは拡大し続けています。

もしこれが成功していたら、中国以外のチップメーカーにとっては素晴らしいニュースだっただろう。

しかし、このため中国は国内のファウンドリ能力を可能な限り積極的に開発するようになった。この取り組みの中心となっているのは国有企業のSMICとHuaweiである。

SMICはEUVを使用しない5nmプロセスを開発したと主張中国はまた、独自のEUVリソグラフィーの開発や、国際的な半導体サプライチェーン全体を国内メーカーに置き換えることも検討している。

EUV、さらには高NA EUVの代替案として、以下のソリューションが提案されています。

巨大サイクロトロンの建設 (粒子加速器) ASML タイプのリソグラフィー装置に代わるものです。
ASMLの機械を複製するこの業務は主に上海微電子設備（SMEE）が担当しました。
フォトニクスへの再注目西側諸国が大きな優位性を持っていない分野であり、コンピューティングの未来となる可能性がある。
- ニューロモルフィックチップの設計特に AI アプリケーション向けにも検討されています。

長期的には、これはTSMCにとって、従来のライバルよりも大きな脅威となる可能性がある。中国はすでに世界の半導体供給の50％以上を消費している.

そのため、SMIC のような企業に、TSMC に匹敵できる規模に拡大するための国内需要を提供し、同時に、中国政府が戦略的セクターに提供する税制優遇措置、資本へのアクセス、その他の優遇措置の恩恵を受けることもできる。